数字电位器与机械电位器技术性能大比拼

2011-11-29 10:18

　　数字电位器

　　ADI公司提供最宽的阻值可选范围：1k至1M。

　　电阻容许误差之前为±20%，但现在已经有所下降。ADI公司目前提供容许误差为±8%的电阻，或经校准后容许误差为±1%的精密电阻。

　　另外，具有非易失性EEPROM的数字电位器通常可存储容许误差，这些误差可通过控制器读回，并被用于校正外部电阻。

　　任意给定代码下的温度依赖性和温度系数，都取决于两个因素：电阻元件和开关电阻。开关电阻较小，但在较低代码处，所选择的电阻也很小时，由于阻值非常接近，开关电阻变得很明显。开关电阻的温度系数所影响到的代码数，直接取决于标称电阻值，该区域的典型温度系数约为600 ppm/°C.

　　电阻元件所采用的主要材料有两种：多晶硅或薄膜金属。

　　多晶硅是一种常用材料，它与石墨类似，对于温度的依赖性非常高，温度系数高达600 ppm/°C.薄膜金属电阻的温度系数则较低，大约为35 ppm/°C.ADI公司数据手册中给出了任意给定代码下的温度系数图表。

　　由于尺寸较小，数字电位器的功耗也很小，在数十毫瓦以内。与机械电位器相比，在所有温度范围内，该功率保持恒定。数字电位器最大端电压由供电轨来限定。就不同的数字电位器而言，其电压范围可从2.3V至33V.但是，任何情况下，最大电流通常都不会超过几毫安。

　　附加技术规格

　　使用数字电位器时，开关会引入一些与机械电位器不相关的技术规格。

　　由于开关中存在寄生电容，所以有带宽限制。这也就决定了，在游标内，可穿过电阻端的最大信号频率的衰减量小于3dB.该传递公式与低通滤波器相似。

　　电容与所选择的标称电阻无关，而仅仅取决于内部开关设计。因此，使用较低的标称电阻值可获得较高的带宽。表2为一个示例。

　　表2 AD8400最大频率和标称电阻

　　游标电阻的非线性度会增加谐波失真程度。总谐波失真（THD）衡量信号在通过电阻后所下降的程度。图5显示了一个放大的图示。

　　图5. THD效应

　　例如，如果总谐波失真（THD）为-80 dB，则信号下降程度为10-80/20 = 0.1 mV/VIN，因此如果信号为1 V p-p，则总信号失真为0.1 mV × 2 = 0.2 mV.

　　数字电位器的总谐波失真范围为-60 dB到-106 dB，是音频应用的理想选择。

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